滇中地区社会-生态-水资源系统耦合协调发展评价

探讨滇中地区社会、生态与水资源三者的耦合协调关系,对滇中地区及云南的可持续发展具有重要意义。基于能值分析与二元水资源可持续发展理论构建区域社会-生态-水资源系统能值评价指标体系,利用耦合协调度模型探讨2006—2020年滇中地区系统发展指数及耦合协调度。结果表明:近15 a来,滇中地区社会经济发展较快,水资源与生态环境发展相对较慢,复合系统耦合度高于协调度,且耦合协调度呈整体正向发展态势,多数地区为IV级以上。2006年耦合协调度空间分布呈北高南低趋势,北边六州市、南边红河分别处于初级、勉强耦合协调发展阶段;2015年呈西高东低走势,均达到初级协调发展阶段及以上,丽江变化较大,为中级耦合协调发展阶段;2020年呈四周高中间低分布,丽江仍处于中级耦合协调发展阶段领先位置,其余州市均处于初级耦合协调发展阶段。

澜沧江流域过鱼设施的应用探讨

澜沧江流域水资源开发对流域内河流的生态系统造成了较大影响,特别是大坝对河流的阻隔作用,直接阻断了鱼类上下行的通道,影响了鱼类的洄游、繁殖与生存。实践证明,修建有效的过鱼设施可帮助鱼类顺利通过大坝来缓解水电工程对生态环境带来的负面影响,有效保护水生物种的多样性,防止土著鱼类的灭绝。通过对澜沧江流域区系特征及鱼类资源的研究,结合水电工程已建过鱼设施对其应用进行探讨。澜沧江干流所建水电站多为高坝,只能考虑高坝过鱼设施,已建过鱼设施包括升鱼机和集运鱼系统。实际运行监测表明,这些高坝过鱼设施的建设一定程度上缓解了大坝阻隔对鱼类多样性的影响;但也存在升鱼机系统机械、电气设备故障率较高,需加强过鱼效果监测和评估等问题。

基于能值分析的流域生态系统服务功能价值评估——以东江流域为例

已有的流域生态系统研究大多应用直接市场法、替代市场法和模拟市场法等方法,从经济学角度以货币价值量估算其服务价值。由于能量最终来源于太阳能,其结构形成、特征功能、生态效应和服务价值等均受制于生态系统对太阳能的吸收,现有方法并不能实现各物质间太阳能的相互转化,也不能进行不同类别服务功能的相互比较,采用能值分析方法能更客观、合理、准确地评价流域生态系统的服务价值。从分析流域生态系统的能量来源、物质循环、结构形成、生态效应、服务功能和消费者干预等综合特征出发,分为淡水供给、物质生产、生态调节、生态支持和文化娱乐共5个一级类型和15个二级类型,应用能值分析技术构建流域生态系统服务功能的价值评价体系及计算模型,并以东江流域为案例,客观定量评价其服务价值。结果表明,东江流域生态系统服务功能的能值货币中,淡水供给为243.72×10^(8)元/a,物质生产为42.99×10^(8)元/a,生态调节为315.25×10^(8)元/a,生态支持为247.35×10^(8)元/a,文化娱乐为4.46×10^(8)元/a,总能值价值为853.77×108元/a。各类服务功能的能值货币大小排序为:生态调节>生态支持>淡水供给>物质生产>文化娱乐,生态服务功能主要表现为生态调节、生态支持和淡水供给,此3项服务功能价值占总价值的94.44%。研究结果可为促进流域生态系统健康发展提供技术支持。

5种综合方法在湖泊富营养化评价中的对比研究

根据我国湖泊分布及重要程度,选取24个湖泊,利用加权优序法、模糊综合评价法、灰色关联分析法、主成分分析法和集对分析法5种综合方法进行富营养化评价和对比分析。结果表明,24个湖泊都有不同程度的富营养化,其中富营养化和超富营养化的湖泊超过50%;不同评价方法结果不完全一致。主成分分析法得到的结果最优,其不仅能对湖泊富营养化状态做出判断,还能进行同一富营养化状态下富营养化程度判断。与综合评分指数法对比,主成分分析法、加权优序法、集对分析法、灰色关联分析法、模糊综合评价法评价结果相同的占比为87.5%、83.3%、83.3%、75%、70.8%。主成分法较适于我国湖泊富营养化评价。

基于能值分析的漫湾水库生态服务价值优化调度

为保障河流水库生态系统健康发展的同时实现其服务价值的可持续利用,将能值分析技术应用于水库生态调度探讨水库生态服务价值的能值优化调度问题,以澜沧江中游河段漫湾水库生态系统服务功能的能值为优化目标,以其生态需水和社会经济用水等为约束条件,建立水库生态系统服务能值优化调度模型,并采用蚁群算法进行求解。结果表明,漫湾水库丰、平、枯水年服务总能值分别为2.10×1022、1.79×10^(22)、1.58×10^(22)sej,总能值大小排序与水库来水流量一致;漫湾水库生态服务价值主要体现在生态调节、淡水供给、生态支持三方面,物质生产次之,文化娱乐最小。研究结果可对维持澜沧江流域尤其是漫湾库区生态系统健康发展具有实际价值和重要意义。

基于二元水循环的河流环境流量预警

根据河流的自然和社会功能将河流流量分为环境流量与水利流量,并探讨其确定方法及计算模型。以环境流量作为河流健康表征因子,通过建立二元水循环下河流环境流量最小阈值模型,探讨了河流环境流量的预警问题,并以颍河登封河段为案例进行分析。计算结果表明:二元水循环条件下,河流环境流量是决定河流健康的主要因子,它与开发利用率、回归率、消耗率、污径比等有直接的函数关系。应用河流环境流量最小阈值模型能预警河流健康,具有广泛应用前景。

塔里木河流域NDVI时空变化特征及其影响因素分析

运用Sen趋势分析法分析了1999—2019年塔里木河流域归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)的时空变化特征,并采用人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)表征模型、相关分析及标准化信息流等方法探究了塔里木河流域HAI及气候变化对当地植被的影响。结果表明:(1)从时间变化看,流域内植被经历了1999—2013年恢复、2014—2015年下降和2016—2019年再恢复共3个阶段,植被增长总体稳定,NDVI增速趋势为0.03%/a。从空间分布看,流域NDVI北部大于南部,西部大于东部,耕地及草地区域NDVI年增长趋势介于0.02%~0.12%。(2)主要农产区NDVI受HAI的积极影响作用较大,耕地面积、草地面积是助推因素。(3)气温上升和降水增加是影响塔里木河流域北部和西部山区植被生长的主要因素,风速、降雪量等因子影响作用较弱。

基于小波分析的黄河上游径流变化周期研究

为了研究黄河上游径流变化周期,在综合评述已用方法的前提下,引入了小波分析法;然后采用Morlet连续小波变换,对兰州和贵德2站84年(1920～2003年)年径流时间序列变化特征进行了多时间尺度分析,揭示出黄河上游年径流在不同时间尺度下的小波变换时频特征及其丰、枯交替变化的周期规律;进一步分析其径流变化规律,发现黄河上游年径流变化具有同步性,现正处于偏枯期;最后对分析结果进行小波系数过程线及方差图检验,得出黄河上游年径流具有32年的主周期变化规律,同时预测2007年后的17年(2008～2024年)时期内,将处于偏丰期。

基于河道内流量的河流生态系统服务价值评价模型研究

为了客观有效地评价河流生态系统服务价值,高效开发利用河流水资源,基于河道内流量的特征和功能,揭示了河道内流量的生态系统服务效应;并根据河流生态系统的构成、特征、效用和功能,探讨了河流生态系统服务功能(价值)的概念和分类;最后,以河道内流量为量化指标,建立了河流生态系统服务价值评价模型,介绍了河流生态系统服务价值的价值量评价方法。研究成果以服务效应和评价模型方式揭示了河流生态系统服务价值与河道内流量之间的复杂函数关系,为河流管理部门高效开发利用和科学规划管理河流水资源提供新思路。

河道内生态环境需水量计算方法的研究现状及其改进探讨

从河道内生态环境需水量的基本概念出发,提出河道内生态环境需水量的计算方法问题,认为尺度转换问题是河道内生态环境需水计算的基础;总结了目前国内外较为常用的河道内生态环境需水量的计算方法,同时对其进行了综合比较,指出了其优缺点;认为将国外和国内计算方法有机结合并进行合理改进,使之适合国内河道内生态环境需水计算,是今后国内河道内生态环境需水研究的方向之一。

河川径流情势主成分分析

为了获得正确、可靠的河川径流情势,有效开发利用河流水能资源,以抚河流域为案例,分析了抚河12个水文站的日均流量、最小日平均流量、最大(小)月平均流量、基流指数、小于或等于年均流量5%的持续天数、大于或等于90 d的日均流量、日均流量标准偏差、年均流量变异系数等10个变量的径流样本主成分,计算了主成分的贡献率、累计贡献率、得分和样本综合得分,评价了抚河干支流径流情势。结果表明:第一主成分反映河川径流的阈值变幅、离散程度和对称状况,第二主成分反映河川径流的基流指数和变异系数,这2个主成分的贡献率依次降低。这些研究成果旨在为河流管理部门了解不同干支流河川径流情势、规划流域水能资源开发方案和维持河流良好水环境等提供技术支持和可靠的数据支撑。

生态环境需水量研究综述

从生态环境需水量的基本概念出发,首先介绍了生态环境需水量的国内外研究进展,总结了目前研究中应用的主要理论,并考虑到研究生态环境需水涉及多门科学,应该重视其尺度研究问题;然后综观目前的几种分类分区观点,提出了作者的分类方法,同时总结了国内外常用的计算方法;最后指出目前生态环境需水量研究中存在的不足以及今后应加强研究的方向。

河流生态系统服务价值评价综述

从介绍河流生态系统及其服务价值出发,在系统总结前人研究成果的基础上,综合阐述了河流生态系统服务特征、服务功能和服务价值的内涵。结合河流生态系统服务功能特征,划分河流生态系统服务功能为淡水供给、物质生产、生态支持、生态调节和文化娱乐五大类,并根据服务价值与服务功能的对应关系,将河流生态系统服务价值划分为对应的5大类17种。详细阐述了17种服务功能价值的评价方法及计算公式,并对河流生态系统服务功能价值今后的研究提出展望,旨在为河流管理部门客观评价和有效利用河流生态系统服务价值提供科学依据。

一种新的径流过程随机模拟方法

利用Copula函数构造边缘分布为PⅢ型分布的两变量联合分布,用以描述径流过程的年径流量与最大月径流量。根据该联合分布进行随机抽样,再优选实测径流过程,采用典型解集方法分解转化为模拟径流过程线,从而建立一种新的径流过程随机模拟方法。基于Copula函数的解集随机模型与现有的径流过程随机模拟模型如季节性一阶自回归模型、典型解集模型相比,其所模拟的年径流量统计特征的相对均方差等指标均较优,能较好地模拟原序列的统计特性,为水文水资源随机模拟研究提供了一种新的途径。

越南水资源利用与水权制度建立

介绍了越南水资源概况,指出降雨分布严重不均和60%水资源量来自邻近国家是越南水资源突出特点,分析了越南水资源开发利用中存在缺乏综合水资源管理战略和行动计划、盲目超采且浪费严重和水污染严重等问题,针对越南水资源管理中存在的不足,借鉴中国水权研究与实践经验,提出从水资源所有制度、水资源使用制度和水权流转制度等三方面构建越南水权制度的设想。

基于SAR-Copula模型和Monte Carlo法的防洪调度风险分析

以黄河万家寨水库为例,采用SAR-Copula混合模型模拟洪水过程线,考虑泥沙淤积状况和泄流能力不确定性影响,在给定汛限水位和调洪规则下对模拟洪水进行调洪演算,统计得到水库防洪风险率。实例结果表明:水文因素的随机性、库容与水位关系的不确定性是万家寨水库防洪风险的主要影响因素,泄流能力不确定因素对水库泄洪影响不明显,同时得出了各汛限水位方案下水库的防洪风险率,为万家寨水库前汛期动态汛限水位选择提供了一定的参考依据。

基于小波分析的区域水资源总量变化的周期特性研究

为了探讨区域水资源总量的变化周期,根据郑州市水资源评价成果,采用小波分析方法对该市区域内的水资源总量的周期变化特性进行了分析。结果表明:郑州市水资源总量的变化具有8年、20年、52年左右的主周期;郑州市水资源总量变化存在多时间尺度的变化特征,大尺度的周期变化嵌套着小尺度的周期变化。分析结果可以为当地的水资源利用与管理提供参考依据。

线上线下混合式实验教学新尝试

根据教育部"停课不停学"的要求,各高校利用线上资源开展了不同形式的在线教学。水力学实验室认真比对了本学期"水力学综合实验"线下开设的实验项目,采用水力学线上仿真实验教学平台开展验证性实验网络教学、设计型实验现场教学的混合方式,最大限度地激发了学生学习本专业基础课程的主动性和积极性,取得了优良效果。

抚河流域生态需水计算方法与模型建立

结合抚河流域生态需水特征,阐述了抚河流域生态需水概念界定和拟选的适合该流域的计算方法,并根据拟选计算方法和模型,确定了抚河流域最小生态需水量及其年内逐月分配过程.

新工科背景下线上线下混合教学改革实践研究——以“工程水文及水利计算”课程为例

“新工科”建设为高校人才培养提出了新的挑战。在此背景下,传统教学体制及教学方法应主动适应转变,积极深化改革教学内容和教学方法。基于工程水文学课程的复杂性、交叉性、枯燥性等特征,以新工科为引导,以调动学生课堂积极性与主动性为目的,对“工程水文及水利计算”课程教学进行实践探索研究。课程教学改革应以“学生为本,以产出为导向”为教学内容改革,以“线上线下混合教学”的教学方法改革模式,坚持持续改进的理念,对提升课堂教学质量,提高应用型人才培养质量具有重要意义。